共面度和平面度.docx

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共面度和平面度

一﹑提高认识﹐达成统一

二﹑公差基础知识

三﹑位置度的定义﹑标注及测量

四﹑平面度的定义﹑设计﹑检测及制程分析

一﹑提高认识﹐达成统一

在连接器中﹐位置度﹑平面度既是重点﹐又是难点。

目前D/T工程部﹑品保部以及台北就位置度﹑平面度的标注与测量尚未达成统一认识。

以MINIPCI4.0H客户图为例﹐从8月9日至8月29日﹐D/T与台北来回发了十多次电子邮件﹐其中讨论的一个重点就是位置度的标注。

在总结实践经验的基础上﹐现制作此报告﹐希望能有助于提高大家对位置度﹑平面度的理解。

二﹑公差基础知识

（一）公差﹕实际尺寸相对理论尺寸的允许变化范围。

当用实际尺寸减去理论尺寸时﹐如果所得差值在公差允许范围之内﹐则该尺寸合格。

例如﹕30.00±0.05﹐如果实际测得尺寸为30.03﹐则30.03-30.00=0.03在-0.05~0.05范围之内﹐故该尺寸合格。

公差定义是公差标注和测量的依据。

小知识﹕概念是判断和推理的基础和出发点。

基准符号﹑形位公差符号的放置﹕

1﹑尺寸的下面

基准符号﹑形位公差符号的放置﹕

2﹑形体的延长线

3﹑尺寸的延长线

尺寸线的延长线

形体的延长线

（三）公差的分类

1﹑尺寸公差﹕控制形体大小

2﹑形状公差﹕包括直线度﹑平面度﹑圆度﹑圆柱度﹑线轮廓度﹑曲面轮廓度

3﹑位置公差﹕包括定位公差（位置度﹑对称度﹑同心度）﹑定向公差（倾斜度﹑平行度﹑垂直度）﹑跳动公差（圆跳动﹑全跳动）

（四）公差带﹕限制实际要素变动的区域。

公差带采用图解的方式形象地描述公差。

（五）公差原则﹕定义尺寸公差与形位公差的关系

1.独立原则﹕图样上给定的形位公差与尺寸公差无关﹐分别满足功能要求的公差原则。

此原则是形位公差与尺寸公差相互关系的基本原则。

2.相关原则﹕

2-1.最大实体原则﹕测量时取被测要素的最大实体的公差原则﹐如下图所示﹐左图为尺寸标注﹐右图为实际测量时的取值﹔

2-2.最小实体原则﹕测量时取被测要素的最小实体的公差原则﹔

2-3.包容原则﹕使实际要素处处位于理想形状的包容面之内的公差原则。

应用包容原则时﹐其形位公差数值随着实际形体尺寸的变化而变化。

以0.6B-T-BCONNW/POST40P（M）的孔规设计为例﹐其端子公差如下所示﹕

由端子的尺寸公差和位置度公差可知﹐端子允许的变动范围是以其理论位置为中心对称的0.32的包容面之内﹐因此设计孔规时﹐公差如下设计﹕

其公差带图如下所示﹕

当尺寸公差为-0.02﹐即尺寸为0.28时﹐其位置度公差是0.04﹔而当其尺寸公差为0.02﹐即尺寸为0.32时﹐其位置度公差是0。

总之﹐该孔的实际轮廓总是位于以理论位置为中心对称的0.32的包容面之内。

三﹑位置度的定义﹑标注及测量

（一）位置度定义﹕一形体的轴线或中心平面允许自真位置变动的范围﹐即一形体的轴线或中心平面的实际位置相对理论位置的允许变动范围。

定义轴线或中心曲面的意义在于避开形体尺寸的影响。

（二）位置度的三要素

1.基准﹔

2.理论位置值﹔

3.位置度公差值﹔

不同的产品﹐其结构不同﹐位置度的标注方式也会有所不同﹐但”万变不离其宗”﹐只要抓住了位置度的这三个要素﹐任何位置度的标注都迎刃而解

（三）位置度公差带

位置度公差带是一以理论位置为中心对称的区域

（四）位置度的标注与测量

4-1.0.6B-T-BCONNW/POST（M）40P位置度标注与测量

测量步骤

一﹑对端子进行编号

二﹑找基准﹕

1.方法一﹕先测出左柱宽1.00﹐然后第一次置中归零（测量右柱宽也一样）﹐再测量其到右柱两边的距离14.25﹑14.95﹐进行第二次置中归零

2.方法二﹕如图﹐测出尺寸L1﹑L2﹑L3的实际值﹐则

C/2=（a+b）/4=（L3+L2-L1）/4

三﹑以中心线左边第二根端子为例﹐测出实际尺寸D1（0.82）﹑D2（1.02）﹐根据位置度公差定义﹐

DE=abs（Da-Dt）=abs{（D1+D2）/2-Dt）}=abs[（0.82+1.02）/2-0.90}]

=0.02<0.05

其中﹐DE表示实际偏差（deviation）

abs表示绝对值（absoluteness）

Da表示实际位置尺寸（actualdimension）

Dt表示理论位置尺寸﹐对于不同的端子﹐它们的理论位置尺寸是不同的﹐测量时测量者须自行计算（theoreticaldimension）

注意﹕位置度没有正负之分﹐但有时为区别其方向﹐公式中的D1﹑D2﹑Dt以基准为零线﹐采用正负符号。

此外﹐根据上面公式﹐我们还可以推出另一种测量方法﹐但我个人还是推荐采用上述方法﹐因为下面这种方法多了一次置中归零﹐置中归零不仅测量繁琐﹐而且会增加测量误差。

从基准开始﹐往待测端子移动理论位置值﹐然后置中归零﹐最后再测量端子两端的距离。

DE=abs（Da-Dt）=abs{（D1+D2）/2-Dt）}

=abs{[（d1+Dt）+（Dt-d2）]/2-Dt）}

=abs[（d1-d2）/2]=abs[（0.12-0.08）/2]

=0.02<0.05

四﹑制作位置度公差表

对于不同的产品﹐其位置度不一样﹐公差表也不一样﹐建议由产品工程师为产品专门设计一份位置度公差表。

下面是0.6B-T-BCONNW/POST（M）40P的位置度公差表。

4-2.IDE44P位置度标注与测量

IDE44P端子在如图方向上具有以下特点﹕排数少（只有两排）﹐每排端子数量多（达22PIN）﹐长度值为端子材厚值﹐对于不同的端子﹐其值差异极小﹐因此我们可把上排端子和下排端子分别看成两个整体。

下面以下排端子为例介绍其测量方法

一﹑测出角柱垂直方向上Φ1.70的实际尺寸﹐然后置中归零﹔

二﹑往下偏移理论位置值2.00﹐然后归零﹔

三﹑分别找出位置向上和向下偏离最大的端子﹐测出其端子上下表面的距离﹐并测出端子实际材厚值﹕

DE1=d1-T/2=0.15-0.20/2=0.05

DE2=d2-T/2=0.17-0.20/2=0.07

下排端子的位置度最大偏差为﹕max（DE1﹐DE2）=0.07<0.10

4-3.MINIPCI4.0H位置度的标注与测量

对于MINIPCI4.0H﹐存在着两个位置度﹕一个是端子锡脚的位置度﹐此位置度以POST为基准﹐用于控制端子锡脚与与PCB板的配合﹐现其位置度公差0.18﹔另一个是端子接触区域的位置度﹐此位置度以KEY为基准﹐用于控制端子接触区域与对插件的配合﹐现其位置度公差0.3。

对于第一个位置度﹐其标注方式已统一﹔对于第二个位置度﹐有如下两种标注方式﹕

第一种标注方式﹕直接测量

采用这种方式测量时﹐直接对124根端子接触区域一一测量其位置度﹐由于端子接触区域是包在主体内部﹐其测量繁琐困难。

第二种标注方式﹕间接测量

由于端子是下料成型﹐且插在主体插槽中﹐插槽控制了端子的平面度﹐因此只须控制KEY相对POST的位置度与端子锡脚相对POST的位置度﹐相应地也就控制了端子接触区域相对KEY的位置度﹐且其测量误差相对直接测量极其微小。

建议采用此种标注方式。

4-4.位置度的其它标注与测量

此位置度的公差带是以理论位置为中心的直径为0.30的圆。

对于每根端子﹐测出其水平位置度Th和垂直位置度Tv后﹐须再验证其是否满足公式

Th²+Tv²≦0.15²。

（一）平面度的定义﹕

曲面轮廓度﹕一表面允许作单向的或双向的轮廓均匀变移的区域。

平面度其实是曲面轮廓度的一种特例。

在连接器设计中﹐我们将端子﹑TAB（或LATCH）的表面看成一整体﹐由于其要求相对PCB的表面在0.1mm之内的平行区域之内﹐故平时我们将此三者的曲面轮廓度叫做平面度。

（二）平面度设计﹕

（1）成品设计要求﹕

设计成品平面度时﹐除了要将其轮廓变化范围限制在0.10mm的公差带范围之内外﹐还须限制该公差带的倾斜角度。

在连接器设计中﹐通过限制该公差带的位置来限制其倾斜角度﹐一般将其限制在0.20范围之内。

下面MINIPCI4.0H的设计要求。

2）零件设计要求

分析成品的总平面度时﹐可将其分为两个平面度﹕一个是端子的平面度﹐另一个是TAB（或LATCH）的平面度。

为保证成品的平面度﹐对于不同的连接器﹐由于其结构不同﹐对其零件制造﹑组装的要求也会有所不同。

以MINIPCI4.0H为例﹐其端子下料成型﹐插在塑料里面﹐端子的平面度取决于塑料的平面度﹐因此要求塑料的平面度在0.05之内

对于LATCH﹐当治具压入时﹐由于锡脚是主要受力点﹐LATCH将如图方向倾斜﹐为此设计时LATCH的锡脚采用负公差。

（三）平面度的检测

（1）平面度检测治具使用方法

对于SMT型连接器﹐必须将其平面度严格控制在0.1之内。

由于利用投影机测量平面度繁琐﹐为提高生产效率﹐专门设计制作了平面度检测治具。

利用此治具检测成品﹐当平面板推进和退出时﹐若成品被带动﹐则此成品的平面度NG。

下面以MINIPCI为例具体介绍其使用方法。

1.利用平面板2将成品推至最左边﹐然后轻轻退出﹐若成品通过LOWERCONTACT被拉出﹐则此成品NG﹔

2.利用平面板1轻轻推动成品﹐直至其顶边将成品顶平﹐然后轻轻退出﹐若成品通过UPPERCONTACT或LATCH被拉出﹐则此成品NG﹔

3.轻轻推进平面板1﹐若成品通过UPPERCONTACT或LATCH被推动﹐则此成品NG﹔

4.利用平面板1将成品推至最右边﹐然后退出﹐推动平面板2直至其顶边将成品顶平﹐然后退出﹐最后轻轻推进平面板2﹐若成品通过LOWERCONTACT被推动﹐则此成品NG。

（2）平面度的测量基准﹕

如上图所示﹐测量平面度时﹐以P1﹑P2﹑P3等不同平面为基准﹐则所测得的平面度值显然也不同。

在这些基准面中﹐只有以最终放置面或配合面为基准所测得的平面度才是被测面的有效平面度值。

方法一﹕将成品放在平行板上﹐在卧式投影机上测量﹐测量端子﹑LATCH（或TAB）的最大平面度值（当有卧式投影机时﹐推荐采用此种方法）﹔

方法二﹕将成品放在立式投影机下﹐找出所有端子﹑LATCH（或TAB）最高的两者﹐然后以其为基准测量其最低点﹐所测得的值即为平面度值。

利用此方法﹐不仅测量麻烦﹐而且由于成品的倾斜﹐测量时往往会看到两排端子位置明显偏离。

（四）平面度的制程分析

在制样过程中﹐应结合平面度检测治具和卧式投影机进行分析。

下面以MINIPCI4.0H为例介绍其检测及分析过程。

（1）用平面度检测治具先检测插上端子但未插LATCH时的半成品﹐发现其可通过﹔再检测插好端子和LATCH的成品﹐发现未能通过平面度检测治具﹔

（2）半成品和成品各拿5PCS到卧式投影机上测量﹐测得半成品的平面度在0.05之内﹐但成品的平面度高达0.16﹐由此可判定问题出在LATCH﹔

（3）分析图面﹐测量LATCH的锡脚高度及相对应的塑料尺寸﹐发现LATCH的锡脚高度高于相对应的塑料尺寸﹐再加上LATCH采用单边倒刺且与锡脚距离较大﹐故治具压入时导致如图方向倾斜﹐因此解决成品平面度的关键在于降低锡脚高度